Wii軟改觀念解析(一) Hash/RSA/電子簽章 - 改機

從六月底才開始接觸Wii軟改，算是軟改新手
不過個人背景的關係，相信應該比一般人容易抓到重點

最近會寫一些文章，針對Wii軟改的基本架構、觀念來解析
本著拋磚引玉的心態，希望各方高手也能不嗇指教
對一般軟改單純只是拿來備份遊戲的人，相信也可以提升觀念，減少盲試的次數

本文會以一般無資訊背景的板友為對象來說明
不過有可能還是會有點無趣，有興趣的再看吧！

在進入實際軟改的解說前，先講一些相關的基本概念

1. Hash(雜湊函數)
我們一般在生活中，有許多Hash運用的實例
例如最常見的CRC32，以及MD5、SHA-1等等，廣泛應用在檔案檢查的上面。

ZIP/RAR在解壓縮的時候，會比對原始記錄的CRC32碼，和解出來的CRC32
以判斷此檔案是否有毀損的問題，而我們如果從網路上抓了檔案，例如linux安裝光碟
往往也會用md5碼來確認此iso檔是否正確無誤

檔案 ----------> Hash值
Hash演算法

那麼究竟什麼是Hash? 我以任意長度的檔案，不管是64kb，或64MB，甚至64GB
都可以用很快的速度，計算出一個固定長度的Hash值
當原始檔案變動任何一個位元，Hash值都會產生天翻地覆的變化

所以，兩個檔案得到同一個Hash值的機率是非常的小的
是以可以拿來當做檢查檔案的依據

2. RSA
RSA演算法普遍用於Wii上面的資料加解密和簽章檢查
內容對非本科系的人不是很容易理解，我用比較簡單的方法來說明

傳統的加密屬於一對一的對應
舉個不是很貼切但是比較容易理解的概念就是
今天你家的門，要關上和打開，用的都是同一把鑰匙

我加密資料，加密和解密所用的'key'(鑰匙)，也是同一個
就好像ZIP/RAR的加密，你用abc123對檔案上鎖，那要解壓縮的時候
同樣也要用abc123把檔案打開來

傳統加解密

檔案 ----------> 加密資料
abc123加密

加密資料 ----------> 檔案
abc123解密

而比較現代的加密演算法如RSA，則改變了這個概念
這個演算法會有成對的兩鑰匙(key)，這邊先用A和B來稱呼
用A鑰匙加密的資料，必須用B鑰匙才能打開，而且用B無法直接反推回A

RSA加解密

檔案 ----------> 加密資料
A鑰匙加密

加密資料 ----------> 檔案
B鑰匙解密

那麼，這樣的加密方法，有什麼用處？
如果我今天有這對鑰匙，A和B
那麼我用A加密的資料，傳給別人

我不需要把A鑰匙給別人，只需要B鑰匙告訴別人
別人就可以解開這個資料，而且附加的優點是
可以確定這一定是我加密的資料，別人無法偽造我的身份發出
也就可以達到驗證的功能

上面講的A鑰匙，必須好好保密，也叫做'private key'(私密金鑰)
而上面講的B鑰匙，可以公開，也叫做'public key'(公開金鑰)

3. 電子簽章(Electronic Signature)

那麼，什麼是電子簽章？

因為RSA很慢的緣故，所以如果要達到前述驗證檔案是由特定某人所發出
加密整個檔案是很沒效率的作法。所以，就有人想到，何不綜合Hash和RSA的原理？

一個好的Hash演算法，如SHA-1
是不容易由人為的方法去創造出Hash重覆的檔案的

所以我只要對檔案做Hash，然後再用私密金鑰加密這個Hash
那麼驗證這個Hash的真實性，也就驗證了這個檔案的真實性

簽章:

檔案 ----------> Hash
Hash演算法

Hash ----------> 加密過的Hash(簽章)
A鑰匙加密

驗證:

檔案 ----------> Hash
Hash演算法

簽章 ----------> Hash'
B鑰匙解密

如果Hash = Hash' ---> 檔案為真

4. Wii驗證
後面講到Wii系統架構的時候，會再詳述
Wii在很多地方會使用電子簽章的演算法來驗證軟體的真偽
不讓人執行和安裝非官方授權的軟體

而實務上，每個被任天堂授權的官方的個人或公司，都有自己的金鑰
在發行的軟體中，會放入這家公司的簽章，驗證這套軟體
當然也會隨之附上供檢查的公司公開金鑰

但是，怎麼驗證這家公司是官方授權的公司呢？
伴隨著公開金鑰，每個公開金鑰會伴隨著一個「憑證」
任天堂會用任天堂自己本家的金鑰去幫個人或公司的憑證簽章
被認可的憑證，裡面的公開金鑰才是有效的公開金鑰

任天堂---->公司憑證---->Wii軟體
簽章 簽章

以原始的設計概念來說
Wii的軟體有兩條路可以進入Wii裡面，一是光碟機，二是網路
而光碟機還有硬體保護

就算用硬改的方式破解光碟機的硬體保護
基本上Wii還是只能執行有授權的遊戲(因為簽章需正確)

而就算駭客攔截網路，用私人的程式取代官方下載
因為簽章不對的關係，所以還是無法進入Wii

不過就算看似萬無一失的防護
卻還是有不少漏洞，在接下來的文章會再做詳細說明

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